基于虚拟旋转坐标的无功功率及谐波检测方法
发布时间：2021-01-14 19:50
在此分析了传统无功功率及谐波检测方法的原理及不足,提出了一种基于虚拟旋转坐标系的无功功率及谐波检测方法。该方法无需电压锁相即可实现特定次谐波的幅值和瞬时值的提取,克服了电压畸变以及电压锁相精度低造成检测精度降低的问题。同时该方法引入幅值、相位补偿环节,解决了因运算量大造成的检测延时以及因传感器精度等造成的幅值、相位偏差问题,然后从理论分析方面对其性能和应用场合进行了分析。最后通过仿真模型和工程应用验证了该检测方法的正确性和可行性。
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(08)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图３检测方法原理框图??Ｆｉｇ．?３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ??虚拟正变换旋转因子可表示为：??
现指定次谐波检测以及各次谐波输??出限幅处理的问题。最后结合理论分析和工程应??用验证了该方法的正确性。??以及电流信号可实现第次谐波值的实时提取，??整个检测过程无需电压锁相环节，避免了由锁相??精度引起的检测精度问题。为了弥补检测的延时??以及传感器精度引起的检测误差，还加入了相角??补偿Ａ０？和幅值补偿系数??２传统无功功率及谐波检测原理??目前动态补偿器常采用以三相电路瞬时无功??功率理论为基础的ｉｐ－ｉｑ检测方法检测出三相系统??中的无功电流和谐波电流，其原理图见图１。??图１?ｉｐ－ｉｑ检测方法的原理框图??Ｆｉｇ．?１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｐ－ｉｑ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄｓ??该方法需要用到与ａ相电网电压ｅ，同相位的??正弦信号ｓｉｎｗｔ、余弦信号－ｃｏｓｇ＾和ＰＬＬ，因此检测??精度受电压传感器精度、锁相精度、处理器运算速??度等因素影响。这里提出了一种基于虚拟旋转坐??标系的无功功率及谐波检测方法，无需电压信号及??ＰＬＬ参与检测，一方面减少了运算量，另一方面克??服了电压检测及锁相精度造成的检测精度问题。??３虚拟旋转坐标系无功及谐波检测原理??３．１虚拟坐标系的建立??图２为虚拟旋转坐标系。??设；为瞬时电流，虚拟旋转坐标系由／ｉｐ，％轴??组成，旋转角速度轴的虚拟旋转??夹角为氏，其中ｎ取１，２，３，…，表示第ｎ次谐波??分量；叫为基波旋转角速度；／，为基波频率。当提??取第ｎ次分量时，将／分解到ａ，坐标系获得??分量，分解到虚拟旋转坐标系的分量分别为‘，‘。??３．２虚拟旋转坐标系的检测原理??虚拟旋转坐标系的无功功率及谐波检测方法??
能质量电力系统频率允??许的偏差》规定供电电压频率偏差±０．２?Ｈｚ，由此??将式（２１）进行频率偏差对瞬时值检测进行分析。??如图４所示，对频率偏差｜Ａ／｜＜０．２５?Ｈｚ时所提方??法检测误差百分比进行分析。??１５０??１００??５０??￥?０??＇－５０??－１００??－１５０??０?０．０１??０．０２?０．０３?０．０４??ｔ／ｓ??图５三相系统电流波形??Ｆｉｇ．?５?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ?ｓｙｓｔｅｍ??图６，７为系统电流中５次谐波与所提方??法检出的５次谐波瞬时值波形，可见，检出的??５次谐波相位和幅值与系统中的５次谐波波形一致。??３０??２０??１０??Ｓ?０??－１０??－２０??￣＾）〇０２?０．０２６?０．０３２?０．０３８??ｔ／ｓ??图６三相系统５次谐波电流波形??Ｆｉｇ．?６?５ｔｈ?ｈａｒｍｏｎｉｃ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ?ｓｙｓｔｅｍ??（？．０２?０．０２６?０．０３２?０．０３８??ｔ／ｓ??（ｂ）检出５次谐波幅值??图７检出５次谐波电流波形??Ｆｉｇ．?７?Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?５ｔｈ?ｈａｒｍｏｎｉｃ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｄｅｔｅｃｔｅｄ??图８，９为系统电流中７次谐波与所提方法检??出的７次谐波瞬时值波形，可见，检出的７次谐波??相位和幅值与系统中的７次谐波波形一致。??ｉｓ??１０??５??＾?〇??－５??－１０??１??０２??００２６?，ｒ３２?＿??图８三相系统７次谐波电流波形??Ｆｉｇ．?８?７ｔｈ?ｈａｒｍｏｎｉｃ
【参考文献】：
期刊论文
[1]有源电力滤波器指定次谐波补偿优化限流策略研究[J]. 张国澎,周犹松,郑征,王喜华. 电力系统保护与控制. 2018(16)
[2]配电网降损综述[J]. 应丽云,刘敏,邓磊,孙江山. 电力系统保护与控制. 2017(19)
[3]基于同步旋转坐标系的有源电力滤波器控制延时动态预测补偿策略[J]. 许胜,费树岷,赵剑锋,黄允凯. 电工技术学报. 2016(12)
[4]基于电流控制的选择性谐波补偿方法的研究[J]. 汪玉凤,王旭,郝辉,李国华. 高压电器. 2016(05)
本文编号：2977439
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(08)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图３检测方法原理框图??Ｆｉｇ．?３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ??虚拟正变换旋转因子可表示为：??
现指定次谐波检测以及各次谐波输??出限幅处理的问题。最后结合理论分析和工程应??用验证了该方法的正确性。??以及电流信号可实现第次谐波值的实时提取，??整个检测过程无需电压锁相环节，避免了由锁相??精度引起的检测精度问题。为了弥补检测的延时??以及传感器精度引起的检测误差，还加入了相角??补偿Ａ０？和幅值补偿系数??２传统无功功率及谐波检测原理??目前动态补偿器常采用以三相电路瞬时无功??功率理论为基础的ｉｐ－ｉｑ检测方法检测出三相系统??中的无功电流和谐波电流，其原理图见图１。??图１?ｉｐ－ｉｑ检测方法的原理框图??Ｆｉｇ．?１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｐ－ｉｑ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄｓ??该方法需要用到与ａ相电网电压ｅ，同相位的??正弦信号ｓｉｎｗｔ、余弦信号－ｃｏｓｇ＾和ＰＬＬ，因此检测??精度受电压传感器精度、锁相精度、处理器运算速??度等因素影响。这里提出了一种基于虚拟旋转坐??标系的无功功率及谐波检测方法，无需电压信号及??ＰＬＬ参与检测，一方面减少了运算量，另一方面克??服了电压检测及锁相精度造成的检测精度问题。??３虚拟旋转坐标系无功及谐波检测原理??３．１虚拟坐标系的建立??图２为虚拟旋转坐标系。??设；为瞬时电流，虚拟旋转坐标系由／ｉｐ，％轴??组成，旋转角速度轴的虚拟旋转??夹角为氏，其中ｎ取１，２，３，…，表示第ｎ次谐波??分量；叫为基波旋转角速度；／，为基波频率。当提??取第ｎ次分量时，将／分解到ａ，坐标系获得??分量，分解到虚拟旋转坐标系的分量分别为‘，‘。??３．２虚拟旋转坐标系的检测原理??虚拟旋转坐标系的无功功率及谐波检测方法??
能质量电力系统频率允??许的偏差》规定供电电压频率偏差±０．２?Ｈｚ，由此??将式（２１）进行频率偏差对瞬时值检测进行分析。??如图４所示，对频率偏差｜Ａ／｜＜０．２５?Ｈｚ时所提方??法检测误差百分比进行分析。??１５０??１００??５０??￥?０??＇－５０??－１００??－１５０??０?０．０１??０．０２?０．０３?０．０４??ｔ／ｓ??图５三相系统电流波形??Ｆｉｇ．?５?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ?ｓｙｓｔｅｍ??图６，７为系统电流中５次谐波与所提方??法检出的５次谐波瞬时值波形，可见，检出的??５次谐波相位和幅值与系统中的５次谐波波形一致。??３０??２０??１０??Ｓ?０??－１０??－２０??￣＾）〇０２?０．０２６?０．０３２?０．０３８??ｔ／ｓ??图６三相系统５次谐波电流波形??Ｆｉｇ．?６?５ｔｈ?ｈａｒｍｏｎｉｃ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ?ｓｙｓｔｅｍ??（？．０２?０．０２６?０．０３２?０．０３８??ｔ／ｓ??（ｂ）检出５次谐波幅值??图７检出５次谐波电流波形??Ｆｉｇ．?７?Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?５ｔｈ?ｈａｒｍｏｎｉｃ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｄｅｔｅｃｔｅｄ??图８，９为系统电流中７次谐波与所提方法检??出的７次谐波瞬时值波形，可见，检出的７次谐波??相位和幅值与系统中的７次谐波波形一致。??ｉｓ??１０??５??＾?〇??－５??－１０??１??０２??００２６?，ｒ３２?＿??图８三相系统７次谐波电流波形??Ｆｉｇ．?８?７ｔｈ?ｈａｒｍｏｎｉｃ
【参考文献】：
期刊论文
[1]有源电力滤波器指定次谐波补偿优化限流策略研究[J]. 张国澎,周犹松,郑征,王喜华. 电力系统保护与控制. 2018(16)
[2]配电网降损综述[J]. 应丽云,刘敏,邓磊,孙江山. 电力系统保护与控制. 2017(19)
[3]基于同步旋转坐标系的有源电力滤波器控制延时动态预测补偿策略[J]. 许胜,费树岷,赵剑锋,黄允凯. 电工技术学报. 2016(12)
[4]基于电流控制的选择性谐波补偿方法的研究[J]. 汪玉凤,王旭,郝辉,李国华. 高压电器. 2016(05)
本文编号：2977439
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